基于plc的雙母線開關(guān)柜監(jiān)控系統(tǒng)設計

基于plc的雙母線開關(guān)柜監(jiān)控系統(tǒng)設計

140.mv雙熔爐典型的開關(guān)柜系統(tǒng)在40.5kv電壓等級的開關(guān)箱中，兩側(cè)電源的電壓等級相對較高。它的維護方便，供電可靠，易于長期擴張，但成本高、結(jié)構(gòu)特殊、操作復雜。圖1為40.5kV雙母線開關(guān)柜典型的一次系統(tǒng)圖。其中涉及聯(lián)鎖的部件為前上隔離開關(guān)1G、后上隔離開關(guān)2G、下隔離開關(guān)3G、斷路器QF、地刀QSE及柜門。正常運行時各部件之間的操作需要滿足以下順序環(huán)節(jié):(1)送電環(huán)節(jié)順序:判斷就地操作權(quán)限ue807五防解鎖信號ue807判斷地刀QSE是否分開ue807合前上隔離開關(guān)1G(或后上隔離開關(guān)2G)ue807合下隔離開關(guān)3Gue807合斷路器QF。2網(wǎng)絡控制電路PLC采集外部信號并經(jīng)內(nèi)部程序處理后輸出信號來控制斷路器的分合線圈、儲能電機、隔離開關(guān)電磁鎖(DSN-Y)、柜門電磁鎖(DSN-DMY)等。2.1fpga控制器經(jīng)分析統(tǒng)計,本系統(tǒng)共用到8個開關(guān)量輸入和9個開關(guān)量輸出。為滿足要求,控制器采用高性能的西門子S7-200PLC(CPU224AC/DC/RLY),繼電器輸出方式,自帶兩個RS485通訊端口,一個用于連接本柜觸摸屏,另一個可連接至后臺計算機實現(xiàn)信號遠傳的功能。2.2系統(tǒng)的硬件連接根據(jù)開關(guān)柜二次原理圖的設計規(guī)范,結(jié)合PLC的特殊接線方式,設計出系統(tǒng)的硬件接線圖,分為信號輸入回路(見圖2)、控制和閉鎖回路(見圖3)。2.3ep7-micro/wlp3編程設計S7-200PLC使用專用軟件STEP7-Micro/Win32進行編程設計,編程語言為簡單易懂的梯形圖。本系統(tǒng)部分梯形圖程序如圖4所示。3設計指紋監(jiān)控圖像3.1利用et等通訊接口本系統(tǒng)選用西門子TP277型彩色觸摸屏作為人機界面。此屏具備PPI/MPI/DP/Ethernet等通訊接口,具有用于數(shù)據(jù)存儲的4MB物理內(nèi)存,采用標準的Windowscsv文件格式,存儲后的數(shù)據(jù)文件移植方便。支持VisualBasic腳本編程功能,可以擺脫PLC編程模式的限制,能設計出功能強大的復雜程序,此功能在本系統(tǒng)模塊操作環(huán)節(jié)的設計中起到了關(guān)鍵作用。3.2監(jiān)控圖像設計設計軟件采用西門子公司W(wǎng)inCCflexible2008,設計的監(jiān)控畫面可分為主界面、歷史趨勢圖、操作員界面3部分。3.2.1控制鍵、模塊操作鍵主界面包括一次系統(tǒng)動態(tài)模擬圖、信號指示、開關(guān)控制鍵、模塊操作鍵,如圖5所示。界面左側(cè)是一次系統(tǒng)動態(tài)模擬圖,在底部設置了對斷路器進行操作的按鍵,在主界面右側(cè)是操作模塊設計。3.2.2歷史趨勢圖歷史趨勢視圖顯示了在可定義的時間段內(nèi)的記錄值,在運行時,操作員可以改變時間段以查看期望的信息(記錄的數(shù)據(jù))。3.2.3模式4:添加添加小組為了對某些操作如分合斷路器操作進行保護,防止不相關(guān)人員隨意操作,在WinCCflexible中設置了操作員組,此組將權(quán)限分為管理員和一般用戶。進入系統(tǒng)后,一般用戶可監(jiān)視系統(tǒng)的運行情況,查看各種數(shù)據(jù),若要操作某些按鍵,需要在操作員界面中進行登錄,操作完畢后進行注銷;若要在主界面中強制操作某些按鈕,會彈出登錄界面,只有輸入正確的用戶名和密碼才能夠繼續(xù)進行操作。3.3plc與plc的通訊TP277型觸摸屏與S7-200PLC的通訊基于PPI協(xié)議。在WinCCflexible“通訊-連接”設置中建立觸摸屏與PLC之間的通訊。通訊驅(qū)動程序選擇“SI-MATICS7200”,接口選擇IF1B,站地址缺省設置為1。在通訊同級參數(shù)中設置S7-200PLC的實際站地址,設置為2,配置文件選擇PPI。在同一網(wǎng)絡中,各站地址必須是惟一的,網(wǎng)絡參數(shù)波特率的選擇需要和PLC保持一致。4u3000旅游共鎖應采用機械聯(lián)鎖ue807或倒線路聯(lián)鎖本系統(tǒng)基于西門子S7-200PLC和TP277觸摸屏設計了40.5kV雙母線開關(guān)柜的智能化監(jiān)控系統(tǒng),將工業(yè)自動化領域的技術(shù)應用到開關(guān)柜配電領域,加強了操作人員和開關(guān)柜設備之間的交互,實現(xiàn)了五防閉鎖功能,拓展了監(jiān)控的范圍和深度,對于開關(guān)柜的智能化提出了一種新的思路。本系統(tǒng)設計靈活性較高,便于再次開發(fā),經(jīng)過實驗證明,有著優(yōu)良的特性。(2)停電環(huán)節(jié)順序:判斷就地操作權(quán)限ue807五防解鎖信號ue807分斷路器QFue807分下隔離開關(guān)3Gue807分前上隔離開關(guān)1G(或后上隔離開關(guān)2G)ue807合地開關(guān)QSEue807此時可開后門檢修。(3)倒母線環(huán)節(jié)順序:前提為雙母線分段FL處于閉合狀態(tài)且本柜斷路器QF處于合閘狀態(tài),若此時1G處于合閘狀態(tài)而2G處于分閘狀態(tài),倒母線時需將2G合閘后再分開1G,反之亦然。常見的聯(lián)鎖實現(xiàn)方式可分為兩種,即機械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。機械聯(lián)鎖主要是程序鎖、鑰匙盒等,由于其結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)起來比較容易,技術(shù)也比較成熟,因此適合于單母線開關(guān)柜。電氣聯(lián)鎖是將設備的輔助接點按照防誤邏輯關(guān)系進行連接實現(xiàn)閉鎖,由于其空間有限,柜內(nèi)元件排列復雜,完全通過機械聯(lián)鎖實現(xiàn)起來比較困難,因此雙母線開關(guān)柜使用電氣聯(lián)鎖作為主要閉鎖手段。目前電氣聯(lián)鎖主要是通過繼電器組合來設計電氣閉鎖回路,此種方式已應用多年,存在接線復雜、易出故障、維護不方便的缺點。為此使用